
同学们都知道,在距离地球表面50千米至100千米之间,分布着一层几乎未被深入研究的大气——中间层。它对飞机和气象气球来说过于高远,对卫星来说又过于低矮,现有技术几乎无法对其进行长期监测。为了填补这一“观测缺口”,科学家一直在寻找突破这一高度限制的新途径。
研究团队利用光泳效应(即由光引发的稀薄气体流动)让物体悬浮,借鉴光能辐射计的原理,通过纳米工程制造出一种厘米级的飞行装置,能在自然阳光强度下实现长期悬浮。
这种装置由两片带孔的陶瓷氧化铝薄片构成,并由稀疏分布的氧化铝“纽带”相连。这种设计既能最大限度减少上下薄片之间的热传导,又能保证孔洞中的气流产生足够的升力。
研究团队测量了这种装置所承受的光泳升力,实验结果显示:在气压为26.7帕、光照强度仅为太阳55%的条件下,一个宽1厘米的装置可实现悬浮。这一气压对应于地球表面上空约60千米的高度——恰好位于中间层。
这些精密的超轻结构如果能被放大到可搭载轻型传感器,它们就有望在中间层实现长期原位观测,采集风速、气压、温度等关键数据。这类数据对校准气候模型至关重要。这项技术还可应用于国防与应急通信,同时在行星探索领域具有非常重要的意义。